中考化学复习热点题型催化剂探究

中考化学复习热点题型催化剂探究

催化剂探究 安徽省无为县教子湾中学 238341 王廷虎 例1 小雨阅读课外资料得知：双氧水分解除了用二氧化锰还可用氧化铜等物质作催化剂，于是他对氧化铜产生了探究兴趣。‎ ‎【提出问题】氧化铜是否也能作氯酸钾分解的催化剂？它是否比二氧化锰催化效果更好？‎ ‎【设计实验】小雨以生成等体积的氧气为标准，设计了下列三组实验(其它可能影响实验的因素均忽略)。‎ 实验序号 KClO3质量 其它物质质量 待测数据 ‎①‎ ‎1.2g ‎②‎ ‎1.2g CuO ‎‎0.5g ‎③‎ ‎1.2g MnO2 ‎‎0.5g ‎(1)上述实验应测量的“待测数据”是__________。‎ ‎(2)若实验②比实验①的“待测数据”更__________(填“大”或“小”)，说明氧化铜能加快氯酸钾的分解速率。m ‎(3)将实验②反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥，若称量得到‎0.5g黑色粉末，再将黑色粉末放入试管中，______________________________(简述操作和现象)。‎ ‎【预期结论】氧化铜还能作氯酸钾分解的催化剂。‎ ‎【评价设计】你认为小雨设计实验③和实验②对比的目的是____________________。‎ 解析 通过测出实验①、②、③生成等体积的氧气所需的时间，根据时间可判断反应速率的快慢；制取等体积的氧气所用时间越少，即“待测数据”越小，说明CuO能加快KClO3的分解速率；催化剂在化学反应前后的质量和化学性质不变，题中只要证明黑色粉末具有CuO的性质即可，可利用CuO在双氧水分解中作催化作用或CuO与酸反应或H2(CO、C)还原CuO等实验来证明；实验③和实验②对比可以探究MnO2和CuO哪种物质的催化效果更好。‎ 答案 【设计实验】(1)所需时间 (2)小 (3)向其中倒入适量双氧水(或稀硫酸)，观察到大量气泡(或溶液变蓝色)(实验操作与现象必须对应，其他合理答案均可)‎ ‎【评价设计】探究氧化铜是否比二氧化锰的催化效果好 例2 实验室常用加热氯酸钾与二氧化锰混合物的方法制取氧气，写出反应的化学方程式：______________________________________。‎ 小芳发现，氯酸钾与氧化铜混合加热，也能较快产生氧气，于是进行如下探究：‎ ‎【提出猜想】除MnO2、CuO外，Fe2O3也可以作KClO3分解的催化剂。‎ ‎【完成实验】按下表进行实验，并测定分解温度(分解温度越低，催化效果越好)。‎ 实验编号 实验药品 分解温度(℃)‎ ‎①‎ KClO3‎ ‎580‎ ‎②‎ KClO3、MnO2(质量比1﹕1)‎ ‎350‎ ‎③‎ KClO3、CuO(质量比l﹕1)‎ ‎370‎ ‎④‎ KClO3、Fe2O3(质量比1﹕1)‎ ‎390‎ ‎【分析数据、得出结论】(1)由实验__________与实验④对比，证明猜想合理；‎ ‎(2)实验所用的三种金属氧化物，催化效果最好的是_____________________。‎ ‎【反思】(1)若要证明Fe2O3是该反应的催化剂，还要验证它在化学反应前后的质量和__________不变；‎ ‎(2)同种催化剂，颗粒大小可能影响催化效果，请设计实验方案进行验证 ‎_____________。‎ ‎(3)同种催化剂，还有哪些因素可能影响催化效果，请你再探究(探究一种因素即可)。‎ 解析 实验①中KClO3分解所需温度为‎580℃‎，实验④中KClO3分解所需温度为‎390℃‎，实验①与实验④相比，证明KClO3中有Fe2O3时，KClO3分解所需温度低，即Fe2O3可以作KClO3分解的催化剂；从表中数据可知：MnO2做催化剂时，KClO3分解温度最低，故MnO2催化效果最好；催化剂在化学反应前后的质量和化学性质不变；要想证明催化剂的颗粒大小影响催化效果，可取相同质量的KClO3和不同颗粒大小的同种催化剂等质量比充分混合，加热测定KClO3分解所需的温度即可；探究影响同种催化剂催化效果的其他因素可假设“催化剂与反应物的质量比不同，催化效果不同”，取颗粒大小相同的同一催化剂与KClO3以不同质量比充分混合，分别加热，测定KClO3分解所需的温度，如果KClO3分解温度不同，假设成立，如果KClO3分解温度相同，假设不成立。‎ 答案 2KClO32KCl+3O2↑‎ ‎【分析数据、得出结论】(1)① (2)MnO2‎ ‎【反思】(1)化学性质 (2)将相同质量的氯酸钾与不同颗粒大小的同种催化剂等质量比充分混合，加热测定分解温度 (3)【提出假设】催化剂与反应物的质量比不同，催化效果不同 【设计方案】①取同颗粒大小的同一催化剂与氯酸钾以不同质量比充分混合；②分别加热，测定分解温度 【得出结论】如果分解温度不同，说明假设成立；反之则不成立(其他合理解答均可，但必须叙述完整，表达明确)‎ 例3 在实验室里，常用分解过氧化氢溶液、加热氯酸钾或高锰酸钾制取氧气。某化学兴趣小组对氧气的实验室制法进行了探究。‎ ‎(1)小明同学选用如图所示的装置制取氧气。制取过程中所发生的化学反应方程式为：___________________。实验前小明同学先向仪器A中加入水，然后将导气管放入水槽中，并打开仪器A的活塞，观察导气管口是否有连续的气泡出现。该实验操作的目的是__________________。‎ ‎(2)小红同学通过互联网得知：CuSO4溶液、动物某些脏器中含有的物质等能催化过氧化氢的分解。动物脏器中含有过氧化氢酶，能催化过氧化氢分解，过氧化氢酶是________(选填“糖类”“蛋白质”“脂肪”“维生素”)。‎ 实验证明，CuSO4溶液能催化过氧化氢的分解。CuSO4溶液主要含有三种粒子(H2O、Cu2+、SO42－)，为了进一步探究CuSO4溶液中哪种粒子能起催化作用。小红同学作了以下分析和设计。‎ ‎①小红同学认为最不可能的是H2O，他的理由是__________________。‎ ‎②要说明另外的两种粒子是否起到催化作用，小红同学设计了如下实验，完成了这次探究活动。‎ 实验步骤 实验现象 结论 a.取一支试管加入5mL5%过氧化氢溶液，然后加入2~3滴稀硫酸溶液 溶液几乎没有气泡放出 实验证明，起催化作用的是_______‎ b.另取一支试管加入5mL5%过氧化氢溶液，然后加入2~3滴__________溶液 溶液中有大量气泡放出 ‎③如果要确定CuSO4是催化剂，还必须通过实验确定它在化学反应前后_____________。‎ 解析 本题主要考查氧气的制取装置和检查装置的气密性，同时也考查了催化剂的特点和化学方程式的书写，综合性比较强。题中提供的实验室制取氧气的装置属于“固液常温型”装置，因此必须用过氧化氢来制取氧气；动物或人体内的酶都属于蛋白质；要探究CuSO4溶液中哪种微粒起到了催化作用，H2O不可能的原因是过氧化氢溶液本身就含有H2O ‎，自己本身并没有很快的分解；滴加稀硫酸无变化，证明SO42－不能做催化剂；因此起催化作用的应该是Cu2+，故可向溶液中加入其他的可溶性的铜盐溶液，如CuCl2、Cu(NO3)2等来验证；催化剂在化学反应前后质量和化学性质不变。‎ 答案 (1)2H2O22H2O+O2↑ 检查装置的气密性 (2)蛋白质 ①过氧化氢溶液中的溶剂是水，因此H2O不是催化剂 ②CuCl2(或氯化铜)或Cu(NO3)2(或硝酸铜) Cu2+(或铜离子) ③化学性质和质量都没有发生改变 例5科学兴趣小组学习了二氧化锰(MnO2)催化分解过氧化氢的实验后，进行如下实验。‎ ‎(一)选择装置并检查气密性。‎ ‎(二)称取‎0.1克的二氧化锰粉末加入容器中。‎ ‎(三)量取50毫升溶质质量分数约1%的过氧化氢溶液加入容器中，记录一定时间内收集到的气体体积。‎ ‎(四)改变二氧化锰的质量，重复上述实验，记录数据如下。‎ 时间／秒 生成氧气的体积／毫升 ‎0.1克MnO2‎ ‎0.2克MnO2‎ ‎0.3克MnO2‎ ‎0.4克MnO2‎ ‎40‎ ‎49‎ ‎61‎ ‎75‎ ‎86‎ ‎80‎ ‎77‎ ‎87‎ ‎90‎ ‎92‎ ‎120‎ ‎89‎ ‎92‎ ‎92‎ ‎92‎ ‎160‎ ‎92‎ ‎92‎ ‎92‎ ‎92‎ ‎(1)本实验探究的问题是____________________。‎ ‎(2)实验中除了量筒外，还需要用到的测量仪器有___________________。‎ ‎(3)为完成本实验，应选择下图气体发生和收集装置中的组合是__________。（选填序号）‎ 解析 从表中数据可知，本实验探究二氧化锰的质量对过氧化氢分解快慢的影响，或二氧化锰的质量与过氧化氢分解速率的关系等；实验中还要用到的测量仪器有托盘天平和秒表，托盘天平用来称量二氧化锰的质量，秒表用来测反应时间；用过氧化氢制取氧气，反应不需要加热，发生装置应选②，收集氧气需要测氧气的体积，收集装置应选⑤。‎ 答案 (1)二氧化锰的质量对过氧化氢分解快慢的影响(其它合理答案均可) (2)天平、停表(或秒表) (3)②⑤‎